铁电纳米颗粒相变中的尺寸效应

• 作者: 朱道佩 晏浩城 田思远
• 来源期刊: 科学技术与工程
• 学科: 工学
• 关键词: 铁电材料 电畴 涡旋态 畴壁 多畴
• 年，卷（期）: 2022,（5）
• 所属期刊栏目: 论文|Papers
• 页码范围: 1995-2001
• 页数: 7页
• 分类号: TQ174.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1671-1815.2022.05.034

摘要

由铁电纳米颗粒和介电质基体组成的复合材料具有很多功能特性,这些特性可广泛用于新型电子和能量收集装置.然而,铁电颗粒的形状、尺寸和在介电质基体中的取向对这些功能的影响还没有被研究清楚.利用一种中尺度建模方法,模拟了具有极性、弹性和热自由度的铁电纳米复合材料的性质,以及这些性质对尺寸、形状和取向的依赖性.基于时间依赖的朗道金兹堡理论,应用多物理场耦合的有限元方法模拟了嵌入介电质中的孤立PbTiO3或BaTiO3纳米颗粒中的极化行为.从模拟结果可知,铁电纳米颗粒的尺寸和材料以及周围电介质的材料都会对平衡极化场产生影响.对于不同尺寸和材料参数的组合,极化场表现为单畴、涡旋畴和多畴状态.模拟结果还表明存在一个临界尺寸,低于该尺寸时铁电性消失.对于PbTiO3和BaTiO3颗粒,该尺寸分别为3.3 nm和4.8 nm.